云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟广涛

(云南省林业科学院,云南昆明 650204)

云南省水土流失治理及水土保持效益研究

孟广涛

(云南省林业科学院,云南昆明 650204)

水土流失;治理模式;水土保持效益;云南

云南省水土流失面积 13.417万km2,占全省土地总面积的 35.04%,年土壤流失总量 50 813万 t,水土流失已成为制约区域社会经济发展的一个重要因素。在分析云南省自然地理概况的基础上,根据多年的研究成果和资料,介绍了云南省水土流失治理空间布局模式以及不同类型区水土流失治理的适宜树(草)种和配置模式,并以会泽县头塘小流域为例进行了水土保持效益评价。

云南是一个多民族聚居的边疆山区省,山地面积占全省总面积的 94%,境内地势西北高东南低,地形起伏大,河谷纵横,地质构造运动频繁,深大断裂带广布;气候类型复杂多样,河流、湖泊众多,年降雨量大而集中,加上人口剧增带来的人类活动影响,全省水土流失十分严重。2004年遥感调查成果显示,全省水土流失面积 13.417万 km2,占土地总面积的 35.04%,其中:轻度流失面积 7.60万 km2,占流失总面积的 56.64%;中度流失 4.66万 km2,占 34.73%;强烈流失 9 986.30 km2,占7.44%;极强烈流失 1 429.51 km2,占 1.07%;剧烈流失 154.29 km2,占 0.12%。全省年土壤流失总量 50 813万 t,平均侵蚀模数 1 326 t/(km2◦a),年均侵蚀深 0.98mm。水土流失造成生态环境恶化、自然灾害频发、土地生产力下降、水资源枯竭等,严重制约了社会经济的发展,强化治理水土流失已迫在眉睫。

1 云南省自然地理概况

云南省地处我国西南边陲,东邻广西、贵州,南、西南和西部与缅甸接壤,东南和南部与越南、老挝毗邻,北靠四川,西北部与西藏相连 ,位于东经 97°32′— 106°12′、北纬 21°08′— 29°15′之间,是集“老、少、边、穷、山”为一体的农业大省。 受太平洋、印度洋海洋季风气候和西亚地区大陆性气候以及青藏高原气候随季节的交叉控制,形成了具有寒、温、亚热带、热带气候的复杂的西部高原季风气候类型,气候灾害种类繁多。受第三纪末以来新构造运动的强烈影响,地势自西北向东南呈阶梯式分布,巨大山体与大江河谷相间排列,海拔在 76—6 740m之间,高差悬殊达 6 664 m,形成了高山峡谷、干热河谷、岩溶山地、泥石流多发区等几大生态脆弱带同时存在的状况。境内河流、湖泊众多,水资源丰富,其蕴藏量居全国第二位。土壤、植被类型丰富,自然条件复杂多样且地区差异明显,具有众多生物种类生存和繁衍的生境条件,是国家重点保护的珍稀濒危物种数量最多的省份[1]。

2 小流域综合治理空间布局模式

云南省山地小流域从空间格局上可划分为 4个空间层次,即沟谷区、山下部缓坡区、山中部过渡区和山上部陡坡区。小流域的沟谷至山下部集水区以农业种植为主,沟谷至山中部(或山上部)的集水区以农林、村寨或以林为主。根据小流域各空间层次的地貌结构、土地利用现状、径流及侵蚀状况等生态经济系统特征[2],对位配置各区域的水土保持措施如下。

2.1 以地貌结构和分布格局为依据的水土保持措施配置模式

(1)山体上部以土壤现状侵蚀和潜在侵蚀危险性等级为依据,配置水土保持林和防护 -用材兼用林相结合的集中林片。为提高林分的防护功能,或在一定时间内暂时替代或补充乔木层防护林功能,采取针阔混交林或乔灌复层林结构形式。

(2)山体下部及中部配置护沟林带、护坡林及护坡 -薪炭兼用林相结合的林片。护沟林早期种植速生树种,这对侵蚀沟的封闭、控制溯源侵蚀和侧蚀有很好的作用;护坡薪炭林以优良的萌生力强的树种为主。

(3)山体下部缓坡耕地、村庄周围以及耕地与山地连接部位,配置与经济林相结合的农林片、带、网。

2.2 以耕地为主的低山缓坡地带水土保持措施配置模式

以耕地为主的低山缓坡地带,采取以经济林为主的植物埂与护沟、护路林带相结合的农田林网式配置;为提高经济效益、美化村寨环境、减少水土流失,实行以村庄为中心的水土保持林农间作与居民点四周的庭院经济树种相结合的网点式配置。

2.3 严重水土流失区水土保持措施配置模式

严重水土流失区草被自然恢复能力差,为了快速治理水土流失、尽早发挥防护效益,水土保持措施配置需将植物措施与工程措施有机地结合起来,配置以速生树种为主的防护林,并辅以拦沙坝、排水沟、微型谷坊、坡改梯等治理山地侵蚀沟的立体防护措施体系;采取乔灌草结合的方法迅速提高地表覆盖,以有效减少水土流失。

3 云南省各个分区植物措施的树种选择及治理措施配置模式

云南省水土保持生态建设规划将全省划分为 8个不同的水土流失类型区,即滇西北高山峡谷无明显流失区、滇中滇东北山原中度流失区、滇中高原湖盆轻度流失区、滇西中低山宽谷无明显流失区、滇西中低山宽谷轻度流失区、滇西南中低山宽谷无明显流失区、滇南中低山宽谷中度流失区和滇东南岩溶丘陵中度流失区。根据对各区生态恢复进行的试验研究,各区植物措施树种选择及配置模式如下。

3.1 滇西北高山峡谷无明显流失区

(1)适宜树种。可选择的适宜树种有川滇高山栎、黄背栎、川杨、山杨、白桦、红桦、云杉、苍山冷杉、大果红杉、高山松、藏柏、沙棘、槭树、花楸等。

(2)配置模式。根据当地原有植被状况营造纯林或混交林,对草地和退耕地实行块状或带状针阔混交;对于针叶林、箭竹林或阔叶林等原生植被的林地,可补植阔叶或针叶树种,实行针阔混交,混交比例为 7(针)∶3(阔),株行距 2m×2m或 2 m×3m。

3.2 滇中滇东北山原中度流失区

(1)适宜树(草)种。山上部适宜树种主要为华山松、云南松、旱冬瓜、山杨、高山栎、高山栲、马桑、胡颓子等,山中下部适宜树(草)种主要为云南松、圆柏、柳杉、桉树、相思、桤木、旱冬瓜、刺槐、滇杨、马桑、胡颓子、黑麦草、百喜草、香根草等。

(2)配置模式。以针阔混交为主适当配置灌草植被,形成乔灌草相结合的复层结构。混交林模式主要有松栎、松桤、桤柏、松树马桑等,针叶树株行距一般为 1.5m×1.5m,阔叶树株行距一般为 2.0m×2.0m,以带状或块状混交为宜。

3.3 滇中高原湖盆轻度流失区

(1)适宜树(草)种。适宜树(草)种有云南松、华山松、杉木、圆柏、墨西哥柏、桉树、麻栎、栓皮栎、刺槐、滇杨、旱冬瓜、马桑、胡颓子、三叶草、香根草、龙须草、黑麦草等。

(2)配置模式。以针阔混交、乔灌草相结合形成复层混交结构。主要混交的模式有松栎、松树旱冬瓜、旱冬瓜柏类、松树马桑等,针叶树种植的株行距一般为 1.5m×1.5m,阔叶树种植的株行距为 2.0m×2.0m,采用带状或块状混交。

3.4 滇西中低山宽谷无明显流失区

(1)适宜树种。适宜树种有云南松、华山松、秃杉、旱冬瓜、栓皮栎、麻栎、槲栎、青冈栎、黄毛青冈、马桑、胡颓子、滇榛等。

(2)配置模式。采用旱冬瓜与云南松、华山松混交,栓皮栎(麻栎、槲栎)与云南松、黄毛青冈与云南松针阔混交或乔灌混交,采用行间或株间混交,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0 m。

3.5 滇西中低山宽谷轻度流失区

(1)适宜树种。适宜树种有云南松、华山松、秃杉、旱冬瓜、栓皮栎、麻栎、槲栎、青冈栎、黄毛青冈、侧柏、圆柏、藏柏、墨西哥柏、苦刺、牡荆、车桑子、山毛豆、马桑、胡颓子、滇榛等。

(2)配置模式。云南松、华山松与旱冬瓜混交,云南松与栎类混交,云南松与黄毛青冈混交,或松类与马桑等进行乔灌混交。山地造林中,按小地形和立地条件的变化,采用不规则的块状混交,主要树种的比例应不少于 50%,伴生树种所占比例初植时占 25%～50%,株行距 2.0m×1.5m或 2.0m×2.0m。

3.6 滇西南中低山宽谷无明显流失区

(1)适宜树种。适宜树种有思茅松、西南桦、红木荷、马占相思、大叶相思、台湾相思等。

(2)配置模式。以思茅松与西南桦或思茅松与相思类组成混交类型,采用带状(5行一带)或不规则混交方式。

3.7 滇南中低山宽谷中度流失区

(1)适宜树种。适宜树种有思茅松、西南桦、柚木、山桂花、云南石梓、肉桂、黄樟、马占相思、大叶相思、台湾相思等。

(2)配置模式。以思茅松与西南桦、思茅松与相思类、思茅松与木荷组成的混交类型,采用带状(5行一带)或块状(5株 ×5株)混交方式,种植株行距为 2.0m×2.0m。

3.8 滇东南岩溶丘陵中度流失区

(1)适宜树种。适宜树种有八角、肉桂、油茶、油桐、乌桕、蒜头果、竹子、红椿、西南桦、毛椿、木荷、川滇桤木、云南松、杉木、大果枣、酸枣等。

(2)配置模式。山上部配置防护林和用材林树种,中下部配置经济林树种,采用针阔叶树种小块状混交方式。

4 以会泽县头塘小流域为例的水土保持效益评价

4.1 监测设施体系建设

建立以小流域→小集水区→坡面(或山体层次)→地块为单元的水土流失分级监测设施体系[3]:第一级监测设施布设在小流域出口处,布设复合式量水建筑物[4]进行径流泥沙观测,研究流域治理前后的水土流失变化;第二级在完全闭合的小集水区出口建立径流站,观测小集水区内的径流泥沙变化;第三级以复合侵蚀特点为依据,采用典型研究方法,研究不同地块的典型组合,观测严重侵蚀坡面、植被覆盖坡面的径流泥沙状况,进行自身对比和平行对比,为水土保持措施的配置提供依据;第四级是根据对山地径流泥沙的系统分析,布设径流小区研究不同地类的水土流失特点,选取水土流失最大的地类和林地,布设径流小区进行观测[5]。

4.2 坡面森林类型的水土保持效益

不同地类的土壤物理性状及持水性能差异显著。林地土壤的物理性状和持水性能要优于其他地类,雨季(5—10月)和旱季(11月—翌年 4月)其土壤含水量均高于其他地类,土壤的水文效应以针阔混交林为最好,其次是针叶林[6](表 1)。

裸地和坡耕地是流域产沙的主要源地。坡耕地土壤侵蚀量是林地的 18.6～36.1倍,是灌草地的 6.1倍;裸地土壤侵蚀量远大于坡耕地,约是林地的 100倍。进行不同植被类型的土壤流失比较,可知林地的水土保持功能要优于其他地类,不同地类水土保持功能大小的排序为针阔混交林地 ＞针叶林地 ＞灌草地 ＞坡耕地 ＞裸地(表 2)。

新造林的水土保持效益随着幼林的生长和林分郁闭度的增加,水土保持功能在逐渐提高,削减径流的能力也随之增加(表 3)。

4.3 小流域水土保持效益

小流域治理前后土壤侵蚀模数变化明显。从表 4看出(设置 3个集水区进行平行对比),治理后侵蚀模数下降了 18%以上,随着植被覆盖率的提高,林分结构进一步优化,水土保持的效果会更加明显。

表 1 不同地类土壤物理性状及持水性能

表 2 不同地类水土流失比较

表 3 造林前后水土流失对比

表 4 不同集水区治理前后的土壤侵蚀状况比较

径流量的年内分布是雨季明显高于旱季,年径流深、年径流系数随植被覆盖率的增加而减少(表 5)。

小流域土壤侵蚀模数随植被覆盖率的增加而减少。据观测,头塘小流域植被覆盖率由 18.6%上升到 42.4%时,土壤侵蚀模数由 1 831 t/(km2◦a)下降到 1 165 t/(km2◦a),侵蚀模数减少了 36%。

表5 不同集水区径流分配情况

5 结 语

(1)云南地貌多元化、立体气候明显、植被类型多样,因此要选择适宜的树(草)种和配置模式进行分区治理,并建立以小流域→小集水区→坡面(或山体层次)→地块为单元的分级监测设施体系进行水土流失监测,以便为评价流域综合治理的水土保持效益提供科学依据。

(2)若经过治理的小流域植被覆盖率能达到 30%以上,并形成多树种、多林种、多层次相结合,片、带、网点结构和空间布局比较合理的水土保持治理措施体系,则能加快该区经济发展,促进区域生态处于良性循环之中。

(3)在森林群落中,林下灌木、草本及枯枝落叶层在防止水土流失中起着重要作用[7];林地的水土保持功能优于其他地类,不同植被按保持水土功能的大小排序为针阔混交林地＞针叶林地＞灌草地＞坡耕地＞裸地。因此,控制水土流失必须从恢复植被入手,尽可能营造针阔混交林和乔灌草复层林。

[1]杨焕宗,张延明.资源◦区域◦布局——云南农业资源区划实践[M].昆明:云南科技出版社,2000.

[2]郎南军,郭立群,孟广涛,等.金沙江流域高原山地系统分异规律的分析研究[J].北京林业大学学报,2002,24(2):31-38.

[3]孟广涛,方向京,陈宏伟,等.金沙江山地系统典型小流域水文效应监测方法[J].云南林业科技,1994,23(3):31-35.

[4]张增哲.流域水文学[M].北京:中国林业出版社,1992.

[5]林业部科技司.森林生态系统定位研究方法[M].北京:中国科学技术出版社,1994:143-173.

[6]李贵祥,孟广涛,方向京,等.珠江源头区几种主要林分类型下土壤的水分涵养功能研究[J].水土保持学报,2006,20(6):34-36,40.

[7]杨立文,石清峰.太行山主要植被枯枝落叶层的水文作用[J].林业科学研究,1997,10(3):283-288.

S157.2

A

1000-0941(2011)02-0034-03

孟广涛(1969—),男,湖南新邵县人,研究员,博士,主要从事水土保持、森林生态方面的研究。

2011-01-17

(责任编辑 赵文礼)